隧道瓦斯(天然气)超前预报实施方案.doc

隧道瓦斯（天然气）超前预报实施方案1 目的明确赋存瓦斯（天然气）隧道超前钻孔探测瓦斯的工艺流程，工艺标准，规范瓦斯探测作业，预测瓦斯涌出、突出危险，防治瓦斯事故发生以及减小施工作业过程中的不安全因素。2 编制依据2.1铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002）、铁路隧道超前地质预报技术指南（铁建设【2008】105号）、铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）、铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009）、铁路工程基本作业施工安全技术规程（TB10301-2009）等铁路现行有关规范、规程、技术标准等；2.2煤矿安全规程（国家煤矿安全监察局18号令）、防治煤与瓦斯突出规定（国家安全生产监督管理总局令第19号）等煤矿现行有关规范、规程等。2.3时速200250公里客货共线双线铁路隧道施工工法-瓦斯探测及处理措施设计图（兰渝而隧参05-06-02）。3 适用范围瓦斯隧道瓦斯超前钻孔探测。4 工艺流程及技术要求4.1 瓦斯、天然气工区作业流程瓦斯、天然气工区作业流程详见附图1。4.2 瓦斯的预测与评估本标段的瓦斯隧道的瓦斯主要是隧道下面的石油瓦斯沿地层裂隙上逸到隧道的，在围岩比较完整时，围岩裂隙少，上逸的可能就小，围岩完整性较差时，瓦斯上逸的可能就大,因此预报的关键还是预报岩层的地质构造。预测前方岩体破碎程度及范围、岩体裂隙及发育情况、岩体空洞范围及大小、瓦斯富存情况、瓦斯涌出、岩体瓦斯压力、瓦斯含量，突出性喷出等，提前分析制定施工方案，指导施工。根据探测的瓦斯含量、压力和突出性，对瓦斯隧道的工区类型进行评估，根据评估结果组织瓦斯隧道的施工。遇到可能有瓦斯突出的地段，应采取相应的瓦斯排放、抽放措施，提前处理，降低瓦斯的浓度。施工中应根据现场揭示的地质情况及超前地质预报和预测的结果，合理调整超前钻孔探测的范围及密度，以便进一步落实隧道所处位置是否存在瓦斯及瓦斯的等级，及时调整施工措施，以确保施工安全。瓦斯隧道的防塌技术也是瓦斯等有害气体防治的关键，通过超前地质预报手段，探明施工前方的地质特征和围岩状况，采取合理的施工方法，确保围岩的稳定。根据本标段隧道实际情况，采用TSP203、超前探孔、超前炮眼、地质素描相结合的综合地质预测预报。为了对掌子面前方的地质情况进行超前预报并对初期支护和围岩变形状况进行有效的监测，隧道由专人负责施工监测及地质预报。 对隧道一般围岩地段每隔100-150m用TSP203探测一次；对TSP203判识确定的断层破碎带和其他不良地质地段，同时也可采用超前水平钻机钻孔，对物探预报结果进行验证，根据地质预报结果，经专家顾问组进行分析研究后，拟定相应对策以指导施工。瓦斯预测的程序在每循环开挖钻眼时，采用加深炮眼进行探测是否有瓦斯、天然气等气体。每个断面加深炮眼的个数不少于5个，均匀分布于掌子面，炮眼加深长度不小于5m。当加深炮眼探测到有瓦斯、天然气等有害气体后，应在瓦斯涌出孔附近施作超前探孔予以验证。4.3 超前探测设计隧道正洞及辅助坑道均采用全断面超前钻探，超前探测孔直径89mm，孔深30m，搭接长度不小于5m。探测孔按附图2（隧道正洞）、（辅助坑道）布置，并在超前探孔处设检测点，以检测是否有有害气体涌出。若探测有有害气体，应记录确定有害气体涌出位置。图2 隧道瓦斯超前探孔布置图正洞超前探孔布置图 辅助坑道超前探孔布置图4.4 超前钻孔施工4.4.1 施工工艺流程图详见附图3：瓦斯探孔施工工艺流程图。4.4.2 超前钻孔施钻前搭设钻孔平台，制作导向架，并检查其安全稳定性，施钻时固定牢固，以防止钻杆在推力和振动力的双重作用下上下颤动，导致钻孔不直。钻机开钻时，可低速低压，待成孔10m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。图3 瓦斯探孔施工工艺流程图测量定位水文地质试验测量定位机械就位及安装钻进岩芯整理岩芯鉴定瓦斯、涌水测定岩芯存储资料整理及文整施工准备预测预报与印证第一节钻杆钻入岩层，尾部剩余2030cm时停止钻进，人工用两把管钳卡紧钻杆（注意不得卡丝扣），钻机低速反转，脱开钻杆。钻机沿导轨退回原位，人工装入第二根钻杆，并在钻杆前端安装好联接套，钻机低速送至第一根钻杆尾部，方向对准后联接成一体。每次接长钻杆，均可按上述方法进行。换钻杆时，要注意检查钻杆是否弯曲，有无损伤，中心水孔是否畅通等，不符合要求的应更换，以确保正常作业。钻孔达到要求深度后，按同样的方法拆卸钻杆，钻机退回原位。认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报和指导洞身开挖的依据。并随时检测是否有有害气体渗出。4.5 实测瓦斯压力按照煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法（AQ 1047-2007）。隧道开挖中，在含天然气地段，利用上述6个直径89mm的水平探测钻孔，测定瓦斯压力，并详细记录有关参数（附表1）。采用操作简便、设备仪器简单、适用范围较广的粘土测压方法：在测压钻孔内插入带有压力表接头的紫铜管，其管径为68mm，长度不小于7m。将特制的柱状粘土（含自然水份经炮泥机挤压成型的炮泥）送入钻孔内，柱状粘土末端距紫铜管末端0.20.5m，每次送入0.30.5m，并用木棍捣实。每堵1m粘土柱打入1个木塞，木塞直径小于钻孔直径1015mm，打入木塞时应保护好紫铜管，以防折断。在孔口（0.51.0m）用水泥砂浆封堵，经过8小时水泥凝固后，安装压力表测压，并详细记录瓦斯压力上升与时间的关系，直到压力稳定为止。稳定后压力即为瓦斯压力P。瓦斯隧道超前钻孔参数及探测结果名 称单位1#2#6#孔口位置孔深终孔位置是否存在水气钻孔是否变形是否发生顶钻喷孔现象钻进速度是否正常排放半径孔口瓦斯浓度工作面风流中瓦斯浓度瓦斯压力MPa4.6 瓦斯排放4.6.1当检测孔瓦斯涌出量大于5L/min，瓦斯（天然气）压力大于1Mpa时，停止掘进，在涌出孔附近施作排放孔，进行瓦斯天然气排放。若24h内不能使其降低，则应立即封闭，另做专门处理。4.6.2钻孔排放瓦斯排放孔直径89mm，将瓦斯经过钻孔自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行掘进工作。钻孔数和钻孔布置应根据断面和钻孔排放半径的大小来确定。超前钻孔排放是在掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔，它的作用是排放瓦斯。一般布置35个钻孔。孔深应超前工作面前方的集中应力区，孔深应不小于15m。掘进时钻孔至少保持5 m的超前距离。4.7 异常现象处理当发现有以下异常现象应立即报警，停止工作，撤出人员，切断电源，并上报有关部门。4.5.1钻孔时有夹钻、顶钻、顶水、喷孔等动力现象；4.5.2开挖工作面地层压力增大，鼓壁，深部岩层或煤层的破裂声明显、响煤炮、掉渣、支护严重变形；4.5.3瓦斯浓度突然增大或忽高忽低，工作面温度降低，闷人，有异味等；4.5.4工作面发生瓦斯强突的嘶嘶声，同时带有粉尘；工作面有移动感。5 劳力、机具设备的配置隧道正洞全断面设计超前瓦斯探孔6个，平导（辅助坑道）设计超前探孔3个，为加快施工进度，计划每孔布置1台钻机。每工班施工劳力如下：工班长、技术员、安全员、瓦检员各1名，每台钻机设机长1名、辅助工2名。隧道正洞每工班21名，平导每工班12名。每工班机具设备配置如下：HGY-300型钻机（具有煤矿矿用安全标志证书）6台，AQG1型光学瓦检仪1台和AEJ-85型便携式沼气指示报警仪1台。6 质量要求6.1 按时速200250公里客货共线双线铁路隧道施工工法-瓦斯探测及处理措施设计图（兰渝而隧参05-06-02）要求，瓦斯探测孔直径为89mm，各循环搭接长度不得小于5m。6.2钻孔允许偏差参照客运专线铁路隧道工程施工质量验收标准（铁建设【2005】160号）第6.6.6条要求，详见附表2。6.3按照铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120-2002） “附录C瓦斯测定仪检测质量的控制” 要求进行瓦检仪器的质量控制。6.3.1便携式瓦斯检测报警仪质量控制项目表2 超前钻孔允许偏差序号项目允许偏差1方向角12孔口距50mm3孔深50mm外观名称、型号、编号、防爆标志齐全，整机结构完整，无抖晃现象，个旋钮可正常调节，机壳等部件外观不应有摔伤损痕迹，通电后显示部分清晰。检测仪器电压值不应小于3.3V；零点调节仪器示值不应大于0.03%甲烷的正值；仪器响应时间不应大于30s；仪器示值误差：单次结果绝对误差不超过-0.05%，+0.1%；3次结果间的极差值不超过0.05%。6.3.2光干涉瓦检仪质量控制项目仪器外观应良好，名称、型号、编号、防爆标志清晰，附件齐全，连接可靠。胶管不应老化，吸气球不应漏气，电池电压应充足并接触良好，吸收性能正常。通电检查：干涉条纹清晰，主、微分度盘数字清晰。气密性能良好；在规定工作条件下，被检查仪器的绝对误差不应超过附表3的规定。表3 光干涉甲烷测定器绝对误差（%）量程范围1.04.07.010.0绝对误差0.050.10.20.37 安全、质量注意事项7.1 参与人员认真学习、执行隧道施工安全规程，超前钻探人员还应认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新参加人员上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识，并在班长或技术熟练人员的指导下工作。7.2在实施过程中，应积极识别各种安全危险源，保障人员和机械设备的安全。7.3进入隧道工作必须穿戴合体的工作服、防护靴、安全帽和防尘口罩等防护用品。7.4严禁上班前和工作中饮酒。7.5必须在现场找顶作业结束后进行，开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖工作面附近是否还有危石存在，保证操作人员的安全。7.6 高处作业时作业台车必须安设牢固，台架周围应设置防护栏，凡患有高血压、心脏病等不适应高处作业者不得上架作业。7.7 当隧道岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆时，必须严格执行国家现行的煤矿安全规程、铁路瓦斯隧道技术规范等的有关规定。超前钻孔